JPS631173B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、延伸成形による分子配向プラスチツ
ク成形体の製造方法および装置に関し、さらに詳
しくは、延伸成形中金型の温度をほぼ延伸成形温
度に加熱し、延伸成形終了後金型温度を冷却する
ことにより、プラスチツク成形体の熱固定あるい
は精確なプロフイル形成等の可能な分子配向プラ
スチツク成形体の製造方法および装置に関する。

延伸成形により分子配向することにより、プラ
スチツク成形体の強度、ガスバリヤー性、透明性
等の諸性質が向上する点が着目され、最近延伸成
形されたプラスチツク成形体例えばポリエチレン
テレフタレートボトルやポリプロピレンボルト等
が実用化されるようになつてきた。これらのボト
ルは二軸延伸ブロー成形によつて製造されるが、
その際の金型表面温度は通常室温以下に保たれて
いる。成形体を急冷することにより、成形品の白
化や金型より取り出すさいの成形品の変形を防止
するためである。このようにして製造されたポリ
エチレンテレフタレートボトル等は、内容物を充
填後加熱殺菌を行なわない炭酸飲料、醤油、化粧
品等用としては満足な性能を有する。しかし約70
℃以上に加熱すると残留歪などに基づく見苦しい
変形が生ずるので、ジユース類等の加熱殺菌を必
要とする内容物の充填密封に適さないという問題
があつた。このようなプラスチツク延伸成形体の
熱変形を防止する方法すなわち熱固定法について
従来いくつかの提案がみられる。例えば特開昭54
―77672号には、延伸成形時金型を高温に加熱し
ておき、熱固定した後、金型中に冷却液体を通過
させて成形品の温度を取出し外力によつて成形品
が変形しない程度に降下させてから、成形品を取
出す方法が提案されている。しかしこの方法では
金型の冷却速度が遅いため、従来の単なる延伸成
形法に比べて生産性が著るしく低下するという問
題がある。また特開昭53―78267号には、中空体
を延伸吹込成形したのち、金型を開ける前に金型
内を減圧とし、中空成形体を金型に密着させて加
熱気体を中空体内部に吹込むことによつて熱固定
し、次いで常温圧縮気体を吹込んで中空体を冷却
する方法が提案されているが、この場合も工程が
増えると同時に生産性が悪いという問題がある。
また特開昭54―66968号には、延伸成形された壜
を別の金型内に包持して、壜内に高圧気体を充填
させた状態で金型を加熱して熱固定した後金型を
冷却する方法が開示されている。この場合も２種
類の金型を用意しなければならない、工程が増え
る、さらに生産性が悪いという問題がある。

本発明は以上のような従来技術に鑑みなされた
ものであつて、本発明の主たる日的は、金型の急
速な加熱・冷却が可能な熱可塑性プラスチツクス
の延伸成形方法および装置を提供することにあ
る。本発明の特殊の目的は、熱固定された分子配
向飽和ポリエステル樹脂容器の生産性の高い製造
方法および装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は延伸成形温
度に加熱された熱可塑性プラスチツクスを金型の
キヤビテイ内で延伸成形して分子配向プラスチツ
ク成形体を製造する方法において、延伸成形前に
該金型内部に設けられた空洞部に液体を導入して
密封した後、該液体を加熱して該金型のキヤビテ
イ面をほぼ上記延伸成形温度まで上昇せしめて延
伸成形された上記プラスチツク成形体を温度の上
昇した該キヤビテイ面に接触せしめ、上記プラス
チツク成形体を該金型より取出す前に上記密封を
解除して該液体を気化せしめて、該キヤビテイ面
を上記ほぼ延伸成形温度より低い温度に冷却する
ことを特徴とする分子配向プラスチツク成形体の
製造方法、ならびに延伸成形温度に加熱された熱
可塑性プラスチツクスを金型のキヤビテイ内で延
伸成形して分子配向プラスチツク成形体を製造す
る装置において、該キヤビテイの面を包囲して内
設された空洞部と、該空洞部に密封された液体を
加熱する手段を有する金型、該空洞部に該液体を
導入するための第１の導管と該第１の導管に付設
された第１の開閉弁、該空洞部から該液体の気化
蒸気を送出する第２の導管と該第２の導管に付設
された第２の開閉弁、および該蒸気を液化するた
めの冷却装置、および延伸成形前該液体が該空洞
部内に導入された後、第１の開閉弁および第２の
開閉弁を閉じて該液体を該空洞部内に密封し、延
伸成形終了後第２の開閉弁を開いて該液体の気化
蒸気を第２の導管を通して送出するための開閉弁
制御装置を備えていることを特徴とする分子配向
プラスチツク成形体の製造装置、を提供するもの
である。

以下本発明について説明する。

本発明の適用される熱可塑性プラスチツクスは
分子配向性を有するものであればよく、このよう
な配向性熱可塑性プラスチツクスとしては、綿状
飽和ポリエステル樹脂例えばポリエチレンテレフ
タレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、
ポリオレフイン樹脂例えばポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリカーボネート樹脂、ニトリル樹脂
あるいはこれらを主成分とする共重合体、ブレン
ド、もしくはこれらの配向性熱可塑性プラスチツ
クスを主層とする積層体等が例示される。

以下延伸成形ポリエチレンテレフタレートボト
ルの熱固定の例について、一実施例である図面を
参照しながら説明する。

第１図は、延伸ブロー温度（約80〜100℃）に
加熱された有底パリソン（図示せず）が、割金型
１（熱伝導性のよいアルミニウム合金よりなつて
いる）内で延伸棒２によつてボトル３に延伸ブロ
ー成形されて、ボトルの外表面３ａが、金型１の
キヤビテイ面１ａに密着している状態を示す。金
型１の内部にはキヤビテイ面１ａを包囲するよう
に空洞部１ｂが設けられている。空洞部１ｂに
は、キヤビテイ面１ａの加熱・冷却用媒体とな
る。液体４を導入するための導管５（第２図）、
および液体４の気化蒸気を送出するための導管６
（第２図）が連接している。また空洞部１ｂの内
部には加熱コイル７が配設されており、液体４は
加熱コイル７内を還流する加熱媒体によつてその
沸点以上の温度であるほぼ延伸ブロー温度に加熱
されるように構成されている。

第２図において、８は液槽であり、９は液体４
を金型１に供給するためのポンプ、１０は液体４
をその沸点に近い温度に予熱するための加熱器で
ある。１１，１２は開閉弁、１３はリリーフ弁で
あり、１４は金型１内で沸点以上に加熱された液
体４の気化蒸気を冷却液化するための冷却器であ
る。１５は加熱コイル７を還流する加熱媒体（水
は油等の）を加熱するための加熱器、１６はポン
プ、１７は開閉弁である。１８は開閉弁１１，１
２および１７を所定のタイミングで開閉するため
の開閉弁制御装置である。開閉弁制御装置１８
は、第３図のタイミングチヤートに示されるよう
に、金型１が開くと開閉弁１１を開いて、液体４
を空洞部１ｂに導入し、金型１が閉じると開閉弁
１１および１２を閉じて液体４を空洞部１ｂ内に
密封し、同時に開閉弁１７を開いて加熱コイル７
内に加熱媒体を供給して液体４をその沸点以上の
温度であるほぼ延伸ブロー温度まで加熱し、次い
で開閉弁１２を開くと同時に開閉弁１７を閉じ
て、液体４を急速に気化することによりキヤビテ
イ面温度を低化せしめた後、金型１を開くと同時
に開閉弁１１を開くように構成されている。

以上の装置によつて延伸ブローボトルの熱固定
は次のようにして行なわれる。

先づ前工程において成形されたボトルを取出
し、新しく有底パリソンを金型内に装入するた
め、金型１を開く。同時に今まで閉じていた開閉
弁１１が開いて沸点より若干低い温度（例えば60
℃）に予熱されていた液体４が空洞部１ｂ内に導
入される（このとき開閉弁１２も開いている）。
液体４は空洞部１ｂを充満するのが好ましいが、
必ずしも充満しなくてもよい。ポリエチレンテレ
フタレートパリソンの好ましい延伸ブロー温度は
約80〜100℃であるので、この場合用いられる液
体４としては、メチルアルコール又はエチルアル
コールもしくはこれらの混合液が好ましい。メチ
ルアルコールの沸点（１気圧）は64.7℃でその蒸
発潜熱は264cal／ｇであり、エチルアルコールの
沸点（１気圧）は78.3℃でその蒸発潜熱は
205cal／ｇであつて、何れも沸点が延伸ブロー温
度よりも僅かに低く、しかも蒸発潜熱が大きいの
で気化による冷却能力が高いからである。前工程
で成形されたボトルを金型１から取り出し終ると
同時に開閉弁１１および１２を閉じ、開閉弁１７
を開くことによつて、空洞部１ｂ内に密封された
液体４を加熱し、第３図ｆに示されるようにキヤ
ビテイ面温度を延伸ブロー温合に近い温度、例え
ば90℃まで加熱する。この温度はリリーフ弁１３
の設定圧力によつて定められ、一定にコントロー
ルできる。一方前記ボトルの取り出しが終つた
後、パリソンが装入され、装入終了と同時に金型
１は閉じられ、同時に延伸棒が押下げられ、圧縮
空気が吹込まれて、延伸ブロー成形が行なわれる
（第３図ａ，ｂ）。空気吹込はボトル取出し開始ま
で行なわれているので、成形されたボトル３の外
表面と温度の上昇したキヤビテイ面１ａは十分な
時間密着して熱固定が行なわれる。このさい液体
４は沸点以上に加熱されるので、圧力が上昇する
が、その圧力従つて温度はリリーフ弁１３によつ
て設定される。次いで金型１が閉じている間に開
閉弁１２が開き、開閉弁１７が閉じて（第３図
ｄ，ｅ）過熱液体４は急速に気化し、金型１より
熱を奪いキヤビテイ面１ａをポリエチレンテレフ
タレートの二次転移点より低い温度、好ましくは
約40〜70℃に冷却する。従つてボトル３も取出し
のさいの変形が起らない温度までごく短時間に冷
却される。しかる後金型１を開いてボトル３を取
出す。この１工程は約20秒の短時間に終了するこ
とが可能である。従つて延伸ブロー成形のさい加
熱された金型を使用しても、製品であるボトルに
白化が生ずるおそれはない。

以上の実施例では開閉弁１７をON，OFFした
が、開閉弁１７は開放したままにしておいてもよ
い。また延伸ブロー成形終了時のキヤビテイ面は
前記ほぼ延伸ブロー温度に達しているのが好まし
いが、必ずしも達していなくても差支えない。さ
らに以上の実施例において、液体４の加熱は液体
媒体によつて行なつたが、他の加熱手段、例えば
電気加熱、バーナ加熱等の任意の手段を用いても
差支えない。しかし液体媒体特に熱水による加熱
は、引火の危険がないのでより安全であり、かつ
より均一な加熱が可能であるという長所を有す
る。

以上は熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフ
タレートを使用した場合について述べたが、本発
明はポリプロピレンボトルに対しても適用でき
る。ただしこの場合の延伸ブロー温度は約160℃
であるので、熱固定を行なう必要はない。しか
し、成形時のキヤビテイ面を約180℃まで上げ、
次いで約100℃まで急速に冷却することにより、
ボトル首部のねじのプロフイルがシヤープなもの
を得ることができるので、従来の冷却された金型
を使用した場合に、精確なねじのプロフイルが得
られなかつたという問題を解決することができ
る。さらに本発明はプラグアシスト延伸成形ある
いは本発明者がさきに特願昭54―99480号におい
て提案したような方法によるカツプ状中空体ない
し容器の延伸成形に適用しうることはいうまでも
ない。

本発明によれば、液体の気化潜熱を利用するこ
とにより、極めて急速に金型キヤビテイ面を冷却
することができるので、ほぼ延伸温度にキヤビテ
イ面が加熱された金型を使用しても、従来の冷却
金型を使用した場合と殆んど変らない高い生産速
度で熱可塑性プラスチツクスの延伸成形が可能で
ある。また温度コントロールを圧力で行なうこと
ができるため、従来のような温度調節器を必要と
せず、金型の温度の均一性も他の方法に比べて非
常に優れている。従つて従来の延伸ブローの工程
中にその生産性を落すことなく熱固定プロセスを
加入することができるので、白化のない加熱殺菌
処理可能な飽和ポリエステル樹脂の分子配向性容
器を高速で、例えば20〜30秒サイクルで製造でき
るという利点を有する。

以下具体例について説明する。

第１図に示される構造の金型（アルミニウム合
金製、キヤビテイ面と空洞部間の厚さは10〜15
mm）を開いて、前工程で成形、熱固定されたボト
ルを取出し、前記金型を開くと同時に開閉弁１１
を開いた。このとき開閉弁１２は開いている。な
お本具体例においては開閉弁１７は常時開に保持
した。開閉弁１１を開くと同時に、金型の空洞部
には、メチルアルコール50重量％、エチルアルコ
ール50重量％よりなる温度60℃の混合液（沸点約
70℃）が環流し、金型キヤビテイ面温度は60℃に
低下する。ボトルの金型からの取出し終了と同時
に、開閉弁１１および１２を閉じてアルコール混
合液を密封した状態で加熱コイル７によつて加熱
した。この加熱により、金型キヤビテイ面温度が
約80℃まで上昇したときに、95℃に加熱された外
径30mm、胴部肉厚2.5mm、長さ150mmのポリエチレ
ンテレフタレート有底パリソン（射出成形品）を
金型に装入し、直ちに金型を閉じて延伸棒２を押
し下げ、延伸棒２内に設けられた導孔２を通つて
圧縮空気（20Kg／cm²）をパリソン内に圧送して延
伸ブロー成形を行なつた。成形されたボトルの熱
固定を行なうため、延伸ブロー成形後も金型を開
くまでボトル内に圧縮空気を保持して、キヤビテ
イ面（成形終了時には90℃まで温度が上昇してい
る）とボトル外面が接触を保つようにした。成形
されたボトルの胴部外径は80mm、胴部平均肉厚は
0.3mm、全高は255mmであつた。開閉弁１１，１２
を閉じてから10秒後、開閉弁１２を開いて金型を
冷却した。開閉弁１２を開いて５秒後、キヤビテ
イ面が70℃に冷却したとき金型を開いてボトルを
取出し、以下以上の操作を反復した。なおキヤビ
テイ面の温度測定は、胴部中央部についてサーモ
ピユア（商品名、放射線温度計）によつて行なつ
た。

ボトルは変形することなく取出すことができ
て、白化現象も皆無であつた。このボトルに80℃
の温水を充填、密封し、その前後の内容積の変化
を測定した。内容積の変化は温水充填前と比較し
て0.3％の減少と極めて僅かであり、肉眼観察で
も凹み等の熱変形は認められなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用される金型の１実施例の
縦断面図、第２図は本発明の１実施例である装置
の配管図、第３図は本発明の方法を実施するさい
のタイミングチヤートの１例である。 １…金型、１ａ…キヤビテイ面、１ｂ…空洞
部、３…ボトル（分子配向プラスチツク成形体）、
４…液体、５…第１の導管、６…第２の導管、７
…加熱コイル（液体を加熱する手段）、１１…第
１の開閉弁、１２…第２の開閉弁、１４…冷却器
（冷却装置）、１８…開閉弁制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 延伸成形温度に加熱された熱可塑性プラスチ
   ツクスを金型のキヤビテイ内で延伸成形して分子
   配向プラスチツク成形体を製造する方法におい
   て、延伸成形前に該金型内部に設けられた空洞部
   に液体を導入して密封した後、該液体を加熱して
   該金型のキヤビテイ面をほぼ上記延伸成形温度ま
   で上昇せしめて延伸成形された上記プラスチツク
   成形体を温度の上昇した該キヤビテイ面に接触せ
   しめ、上記プラスチツク成形体を該金型より取出
   す前に上記密封を解除して該液体を気化せしめ
   て、該キヤビテイ面を上記ほぼ延伸成形温度より
   低い温度に冷却することを特徴とする分子配向プ
   ラスチツク成形体の製造方法。 ２ 延伸成形が延伸ブロー成形である特許請求の
   範囲第１項記載の分子配向プラスチツク成形体の
   製造方法。 ３ 熱可塑性プラスチツクスがポリエチレンテレ
   フタレートである特許請求の範囲第２項記載の分
   子配向プラスチツク成形体の製造方法。 ４ 延伸成形温度が約80〜100℃である特許請求
   の範囲第３項記載の分子配向プラスチツク成形体
   の製造方法。 ５ 液体がメチルアルコールまたはエチルアルコ
   ールもしくはこれらの混合液である特許請求の範
   囲第３項記載の分子配向プラスチツク成形体の製
   造方法。 ６ 分子配向プラスチツク成形体が熱固定された
   成形体である特許請求の範囲第３項記載の分子配
   向プラスチツク成形体の製造方法。 ７ 延伸成形温度に加熱された熱可塑性プラスチ
   ツクスを金型のキヤビテイ内で延伸成形して分子
   配向プラスチツク成形体を製造する装置におい
   て、該キヤビテイの面を包囲して内設された空洞
   部と該空洞部に密封された液体を加熱する手段を
   有する金型、該空洞部に該液体を導入するための
   第１の導管と該第１の導管に付設された第１の開
   閉弁、該空洞部から該液体の気化蒸気を送出する
   第２の導管と該第２の導管に付設された第２の開
   閉弁、および該蒸気を液化するための冷却装置、
   および延伸成形前該液体が該空洞部内に導入され
   た後、第１の開閉弁および第２の開閉弁を閉じて
   該液体を該空洞部内に密封し、延伸成形終了後第
   ２の開閉弁を開いて該液体の気化蒸気を第２の導
   管を通して送出するための開閉弁制御装置を備え
   ていることを特徴とする分子配向プラスチツク成
   形体の製造装置。